气枕式膜结构的受力性能怎样?

   ETFE 膜材各向同性,且具有较高的抗拉强度以及断裂延伸率,通过内部充气形成的气枕式膜结构又具有一定刚度可以满足承载要求。由于其很轻的自重,主要控制荷载通常为温度作用、风荷载以及堆积雪荷载,随着荷载大小的不同,可以通过调节气枕内压以很好地应对不利荷载工况。

   温度变化主要包括膜面温度变化和内部气体温度变化,膜面温度变化将会导致膜面最大主应力的改变,膜材与金属夹具不同的热膨胀系数导致不同的应变,特别是当温度变化不均匀时对膜材的影响更为显著,而内部气体温度的变化将会导致内压发生改变,故对温度变化最常用的方法便是通过控制系统对气枕内压进行调节,但仍难以克服不均匀温度场变化带来的不利情况。

   风荷载是膜结构主要的控制荷载,由于膜结构自重很轻,风吸作用通常是更为不利的一种荷载工况,当大风来时,控制系统可以针对实际情况适当调节内压以抵抗风荷载的作用,但是调节幅度有限; 堆积雪荷载有时还可能出现积水荷载,都是膜结构的不利荷载,当出现堆积效应时,荷载作用较为集中且越来越大,膜材出现局部受压,所以常常需要通过内压调节保证气枕具有一定的刚度以避免堆积效应的产生 。综上,对气枕内压的调节是保证气枕式膜结构具有良好的受力性能的关键。
   此外,气枕式膜结构结合了充气式膜结构和骨架式膜结构的特点,利用了充气膜结构的可调节 、可控制的刚度和性能,以及骨架式膜结构骨架较好的刚度和受力性能 。骨架常采用钢骨架,强度较大,且设计时较独立于膜结构,体系成熟,研究较深,具有很高的安全保障,即使气枕式膜结构发生破坏,对主体结构也没有太多影响。

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